本發(fā)明涉及一種熱處理設(shè)備產(chǎn)品的清洗裝置，尤其是涉及一種超臨界狀態(tài)清洗系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
熱處理行業(yè)在售的清洗設(shè)備，一般都是水基清洗機，極少數(shù)用的是碳氫溶劑清洗機。
水基清洗機是用水作為清洗介質(zhì)，由于水是不能溶解油的，而水基清洗機大多數(shù)情況下都是清洗油淬后的工件，為了提高清洗效果，不得不調(diào)整水的溫度和在水里面添加清洗劑(或防銹劑)。
水基清洗機的最大缺陷是水污染，因為清洗機長時間工作后，水里面含有乳化油，對清洗效果有相當(dāng)大的影響，所以需要定期更換水。清洗下來的廢油(淬火油)，也是要通過有資質(zhì)的處理單位處理，不能回收再利用，從而使用成本也大大的提高。水基清洗機清洗后的工件還會存在清潔度不過關(guān)的問題，對于一些工件有盲孔或者細小的縫隙，基本上是洗不到，這也使得水基清洗機不能在高清潔度要求的行業(yè)里面應(yīng)用。
碳氫溶劑清洗機是利用碳氫溶劑作為清洗介質(zhì)，碳氫溶劑是石油烴的混合物，能溶解淬火油，清洗效果非常好，清洗后的工件表面非常干凈。利用是碳氫溶劑的閃點低，通過加熱的方式，將碳氫溶劑蒸餾出來，留下的淬火油還能繼續(xù)回收再利用。
碳氫溶劑清洗機清洗效果好，而且沒有污染，但是碳氫溶劑是易燃易爆物質(zhì)，因此在用戶在使用該設(shè)備時需加以防護，不是最優(yōu)選擇。
申請?zhí)枮?00810226688X的中國專利公開了一種半導(dǎo)體二氧化碳超臨界吹掃清洗機，包括清洗室和分離室，清洗室與分離室通過密封的二氧化碳出氣管連通，清洗室?guī)в袊娮?，二氧化碳通過噴嘴直接噴射到清洗室底部的待清洗硅片上。然而該清洗室在工作過程中可能混入空氣，不利于保證清洗效果。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種安全無污染、清洗效果好、清洗劑可循環(huán)利用的超臨界狀態(tài)清洗系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種超臨界狀態(tài)清洗系統(tǒng)，包括清洗室、氣體增壓裝置、第一加熱裝置和二氧化碳供給裝置，所述的清洗室分別與加熱裝置和二氧化碳供給裝置連接，所述的清洗室連有真空泵組。
所述的二氧化碳供給裝置包括相互連接的儲存罐和緩存罐，所述的氣體增壓裝置設(shè)置在緩存罐與清洗室之間的管路上，二氧化碳從儲存罐流入緩存罐，經(jīng)氣體增壓裝置增壓后進入清洗室。
所述的系統(tǒng)中的管路包括：兩端分別與儲存罐和緩存罐連接的第五管路、兩端分別與緩存罐和清洗室連接的第三管路、兩端分別與清洗室和緩存罐連接的第二管路以及兩端分別與緩存罐和儲存罐連接的第四管路，所述的氣體增壓裝置與第三管路和第四管路分別連接，第二管路、第三管路、第四管路、第五管路上各自設(shè)有閥門，
清洗前，二氧化碳從儲存罐輸出，依次經(jīng)過第五管路、緩存罐和第三管路進入清洗室，清洗后，二氧化碳從清洗室輸出，依次經(jīng)過第二管路、緩存罐和第四管路進入儲存罐。
所述的系統(tǒng)還包括與清洗室連接的第一壓力測量裝置。
所述的系統(tǒng)還包括與緩存罐連接的第二壓力測量裝置。
所述的系統(tǒng)還包括分別與所述的儲存罐連接的第二加熱裝置和第三壓力測量裝置。
所述的緩存罐上方設(shè)有干冰添加口。
所述的緩存罐底部設(shè)有廢液回收口。
一種使用所述的超臨界狀態(tài)清洗系統(tǒng)進行清洗的方法，包括以下步驟：
S1，真空泵組啟動，對裝有目標工件清洗室抽真空；
S2，當(dāng)清洗室中的真空度達到設(shè)定要求后，真空泵組關(guān)閉；
S3，儲存罐中的二氧化碳經(jīng)過緩存罐進入清洗室，氣體增壓裝置啟動；
S4，當(dāng)清洗室中的壓力達到設(shè)定壓力時，二氧化碳停止進入清洗室，清洗室與外界之間的管路關(guān)閉，加熱裝置啟動，使清洗室內(nèi)達到設(shè)定溫度，二氧化碳呈超臨界狀態(tài)；
S5，超臨界狀態(tài)的二氧化碳對目標工件進行清洗。
一種使用所述的超臨界狀態(tài)清洗系統(tǒng)進行二氧化碳回收的方法，包括；清洗室中的二氧化碳經(jīng)過緩存罐進入儲存罐，氣體增壓裝置使緩存罐中的二氧化碳保持氣態(tài)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
(1)清洗室連有真空泵組，將工件進入清洗室時帶進來的空氣抽干凈，防止CO2與空氣的混合，提高清洗效果，工件表面無殘留清洗劑。
(2)二氧化碳從儲存罐流入緩存罐，緩存罐提供了二氧化碳緩沖空間，使清洗室內(nèi)的氣壓變化容易控制。
(3)清洗前和清洗后，二氧化碳分別通過不同的管路進行流通，實現(xiàn)清洗和回收的分開，以緩存罐為中間節(jié)點，達到二氧化碳循環(huán)利用的效果；由于氣體增壓裝置與第三管路和第四管路分別連接，可以在清洗前和清洗后使二氧化碳處于不同的物理狀態(tài)，分別滿足清洗要求和儲存要求，結(jié)構(gòu)精簡；四個管路上各自設(shè)有閥門，管路開閉易于控制、互不影響。
(4)清洗室連有壓力測量裝置，保證清洗室中的二氧化碳是臨界狀態(tài)。
(5)緩存罐連有壓力測量裝置，保證緩存罐中的二氧化碳為氣體狀態(tài)，利于廢液與二氧化碳的分離。
(6)儲存罐連有壓力測量裝置和第二加熱裝置，可使得其中的二氧化碳為液態(tài)，節(jié)省儲存空間。
(7)緩存罐上方設(shè)有干冰添加口，可以彌補二氧化碳在使用過程中的損耗。
(8)緩存罐底部設(shè)有廢液回收口，可定期打開回收口將淬火油回收，防止緩存罐中過多淬火油污染二氧化碳。
附圖說明
圖1為本發(fā)實施例清洗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖標記：
1為真空泵組；2為第一管路；3為第一壓力測量裝置；4為清洗室；5為第一加熱裝置；6為目標工件；7為第二管路；8為第三管路；9為第四管路；10為第五管路；11為氣體增壓裝置；12為第六閥門；13為第七閥門；14為第二壓力測量裝置；15為緩存罐；16為第三壓力測量裝置；17為第二加熱裝置。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例
一種超臨界狀態(tài)清洗系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用二氧化碳在超臨界狀態(tài)下能溶解非極性或極性較低的有機物，來清洗熱處理工件；利用廉價的二氧化碳(干冰)作為清洗介質(zhì)，調(diào)節(jié)溫度和壓力，使二氧化碳在液態(tài)、氣態(tài)和超臨界狀態(tài)的切換，達到熱處理工件的清洗要求。
CO2在溫度大于31.1℃且壓力大于73bar時，就處于超臨界狀態(tài)，超臨界流體的密度比氣體的密度大數(shù)百倍，其數(shù)值與液體相當(dāng)，而粘度比液體小兩個數(shù)量級，其數(shù)值與氣體相當(dāng)，擴散系數(shù)介于氣體和液體之間約為氣體的1/100，比液體要大數(shù)百倍。由此得知，超臨界流體具有與液體相當(dāng)?shù)拿芏?，故有與液體相似的可溶解溶質(zhì)的特點，同時又具有氣體易于擴散的特點，它的低粘度，高擴散性，有利于溶解在其中的物質(zhì)擴散和向固體基質(zhì)的滲透。在物質(zhì)的超臨界狀態(tài)下，只要壓力和溫度稍有變化，密度就顯著地變化，并相應(yīng)地表現(xiàn)為溶解度的變化，本專利就是利用這些特性，達到本專利的目的。
本專利是通過CO2從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另外一種狀態(tài)，來實現(xiàn)清洗工件的目的。選用CO2作為清洗介質(zhì)，是因為CO2存在于自然界中，安全非易燃易爆，無毒，無腐蝕性，且實現(xiàn)CO2的超臨界狀態(tài)條件簡單。
清洗設(shè)備上必須安裝抽真空系統(tǒng)，將工件進爐時帶進來的空氣抽干凈，防止CO2與空氣的混合，達不到清洗效果。抽完真空后，將二氧化碳補充到清洗室里面，利用增壓系統(tǒng)將清洗室里面的壓力增加到73bar以上，然后再對清洗室里面的CO2加熱，使溫度保持在31.1℃以上，這時CO2就處于超臨界狀態(tài)。超臨界狀態(tài)的CO2能溶解非極性或極性較低的有機物，也就能將工件表面附著的淬火油溶解。
清洗結(jié)束后，將清洗室里面的CO2排放到到一個特定的緩存罐里面，控制這個緩存罐里面的壓力，使得CO2處于氣態(tài)，這樣就能將超臨界狀態(tài)時溶解的淬火油釋放出來。最后通過增壓系統(tǒng)將氣態(tài)CO2輸送到存儲罐里面，等待下一周期的工作。
整過清洗過程，不會摻雜其他的氣體和液體，完美的回收再利用，節(jié)省能源，也能達到最好的清洗效果，給用戶帶來經(jīng)濟效益。
如圖1所示，系統(tǒng)包括清洗室4、氣體增壓裝置11、第一加熱裝置5和二氧化碳供給裝置，清洗室4分別與第一加熱裝置5和二氧化碳供給裝置連接，清洗室4連有真空泵組1，二者通過第一管路2連接，第一管路2上設(shè)有第一閥門21。
二氧化碳供給裝置包括相互連接的儲存罐17和緩存罐15，氣體增壓裝置11設(shè)置在緩存罐15與清洗室4之間的管路上，二氧化碳從儲存罐17流入緩存罐15，經(jīng)氣體增壓裝置11增壓后進入清洗室4。
系統(tǒng)中的管路包括：兩端分別與儲存罐17和緩存罐15連接的第五管路10、兩端分別與緩存罐15和清洗室4連接的第三管路8、兩端分別與清洗室4和緩存罐15連接的第二管路7以及兩端分別與緩存罐15和儲存罐17連接的第四管路9，氣體增壓裝置11與第三管路8和第四管路9連接，氣體增壓裝置設(shè)置在緩存罐15的中部，保證第三管路8和第四管路9中的不包含廢液雜質(zhì)。第二管路7、第三管路8、第四管路9、第五管路10上各自設(shè)有閥門，
清洗前，二氧化碳從儲存罐17輸出，依次經(jīng)過第五管路10、緩存罐15和第三管路8進入清洗室4，清洗后，二氧化碳從清洗室4輸出，依次經(jīng)過第二管路7、緩存罐15和第四管路9進入儲存罐17。
清洗室4上連接有第一壓力測量裝置3，緩存罐14連接有第二壓力測量裝置14。儲存罐17上連接有第二加熱裝置18和第三壓力測量裝置16。
緩存罐15上方設(shè)有干冰添加口13，底部設(shè)有廢液回收口12。
使用本實施例的清洗系統(tǒng)清洗的方法，包括以下步驟：
S1，真空泵組1啟動，對裝有目標工件6清洗室4抽真空；
S2，當(dāng)清洗室4中的真空度達到設(shè)定要求后，真空泵組1關(guān)閉；
S3，儲存罐17中的二氧化碳經(jīng)過緩存罐15進入清洗室4，氣體增壓裝置11啟動；
S4，當(dāng)清洗室4中的壓力達到設(shè)定壓力時，二氧化碳停止進入清洗室4，清洗室4與外界之間的管路關(guān)閉，第一加熱裝置5啟動，使清洗室4內(nèi)達到設(shè)定溫度，二氧化碳呈超臨界狀態(tài)；
S5，超臨界狀態(tài)的二氧化碳對目標工件進行清洗。
一種使用超臨界狀態(tài)清洗系統(tǒng)進行二氧化碳回收的方法，包括；清洗室4中的二氧化碳經(jīng)過緩存罐15進入儲存罐17，氣體增壓裝置11使緩存罐15中的二氧化碳保持氣態(tài)。
真空泵組1通過第一閥門2與清洗室4連接。
具體操作過程如下：
首先將目標工件6裝入到清洗室4里面，然后啟動第一管路2上的閥門和真空泵組1，對清洗室4進行抽真空處理，目的是為了清除目標工件6帶進來的空氣，使得后一步驟加入的CO2不被污染，也是為了保證整個清洗系統(tǒng)里面的CO2潔凈度。
當(dāng)?shù)谝粔毫y量裝置3檢測到清洗室4里面的真空度達到設(shè)定的要求后，關(guān)閉第一管路2上的閥門和真空泵組1。然后打開第五管路10上的閥門、第三管路8上的閥門和氣體增壓裝置11，將儲存罐17里面的CO2經(jīng)過緩存罐15輸送到清洗室4里面，清洗目標工件6。
當(dāng)?shù)谝粔毫y量裝置3檢測到清洗室4里面的壓力達到設(shè)定的壓力(大于73bar)后，停止輸送CO2，再啟動第一加熱裝置5，控制清洗室4里面的溫度在設(shè)定溫度(大于31.1℃)，這時保證清洗室4里面的CO2是處于超臨界狀態(tài)，達到清洗目標工件6的要求。
清洗完畢后，打開第二管路7上的閥門、第四管路9上的閥門和氣體增壓裝置11，將清洗室4里面的CO2通過經(jīng)過緩存罐15輸送到儲存罐17里面，清洗工藝結(jié)束。
為了節(jié)省空間，控制第二加熱裝置18和第三壓力測量裝置16，使得CO2在儲存罐17里面處于液態(tài)。
而通過第二壓力測量裝置14控制緩存罐15里面的CO2是處于氣態(tài)，這樣CO2從清洗室4里面的超臨界狀態(tài)到緩存罐15里面的氣態(tài)轉(zhuǎn)變，將超臨界狀態(tài)時溶解的淬火油釋放到緩存罐15里面，定期打開第六閥門12，將淬火油回收。設(shè)備長時間的運行后，為了彌補CO2在使用過程中的損耗，可以通過第七閥門13完成補給。